El último día de marzo, los cirujanos del Hospital General de Massachusetts comenzaron una operación que esperaban pudiera conducir a un cambio permanente en la forma en que se trasplantan los riñones en las personas.
El paciente de esa mañana no era una persona. Era un cerdo, acostado anestesiado sobre una mesa. Al cerdo le faltaba un riñón y necesitaba un implante.
Si bien los riñones generalmente deben trasplantarse dentro de las 24 a 36 horas, el riñón que va al cerdo se había extraído 10 días antes, se congeló y luego se descongeló temprano esa mañana.
Nunca antes nadie había trasplantado un órgano congelado a un animal grande. Había tantas cosas que podían salir mal.
«Creo que hay alrededor de un 50 por ciento de probabilidades de que funcione», dijo Korkut Uygun, profesor de cirugía y líder del equipo, antes de la cirugía. El Dr. Uygun forma parte del consejo asesor científico de Sylvatica Biotech Inc., una empresa que está desarrollando métodos de congelación para preservar órganos.
Pero la promesa de congelar y almacenar órganos es grande.
Hay una escasez grave y continua de riñones para trasplantes: más de 92.000 personas están en listas de espera. Una de las razones es que el plazo de 24 a 36 horas es tan breve que limita el número de destinatarios que son buenos compatibles.
Cuánto mejor podría ser tener un banco de órganos almacenados y congelados para que un trasplante de órganos pueda ser casi como una cirugía electiva.
Ese, al menos, ha sido el sueño de décadas de los cirujanos de trasplantes.
Pero los intentos de los investigadores médicos de congelar órganos se vieron frustrados a cada paso. En muchos casos, se formaron cristales de hielo y destruyeron los órganos. Otras veces, la sustancia destinada a detener la formación de los cristales, un crioprotector, era tóxica y mataba las células. O el órgano congelado se volvió tan frágil que se agrietó.
Luego, dijo John Bischof, un investigador de criobiología de la Universidad de Minnesota que no participó en el proyecto del riñón de cerdo, incluso cuando la congelación parecía ir bien, existía el problema de descongelar el órgano.
Cuando congelaron un órgano, los científicos trataron de asegurarse de que los cristales de hielo que se formaran fueran tan pequeños que no dañaran el órgano. Pero esos cristales tenían una tendencia a crecer a medida que el órgano se calentaba, cortando las células delicadas.
«Tienes que correr más rápido que los cristales de hielo a medida que crecen», dijo el Dr. Bischof.
«La idea esencial fue: no se puede ir lo suficientemente rápido en medio de un órgano si todo lo que se hace es calentarlo en los bordes», dijo. Si el calentamiento comienza solo en el exterior del órgano congelado, las diferencias de temperatura desde el borde hasta el centro del órgano pueden provocar una tensión que fractura el órgano como un cubo de hielo que se agrieta cuando lo pones en tu bebida».
Y añadió: «Hay que calentar de manera uniforme, desde el interior».
Su colega, el Dr. Erik Finger, un cirujano de trasplantes también de la Universidad de Minnesota que tampoco participó en el experimento de Mass General, dijo que si bien la congelación tenía que realizarse lentamente para evitar el daño del hielo, el recalentamiento tendría que ser rápido, de 10 a 100 veces más rápido que el proceso de enfriamiento.
Los investigadores jugaron con sus sistemas, y finalmente aprendieron a congelar, descongelar y trasplantar con éxito riñones de rata.
Pero los animales más grandes introdujeron nuevos problemas.
«Durante cuatro décadas, el recalentamiento fue el problema», dijo el Dr. Finger. «Pero a medida que aumenta el tamaño del órgano, el enfriamiento se convierte en un problema». De repente, los crioprotectores que funcionaban con pequeños órganos de rata ya no eran suficientes.
En el Hospital General de Massachusetts, los investigadores intentaron un enfoque diferente. Comenzó con Shannon Tessier, becaria postdoctoral en el laboratorio del Dr. Uygun y ahora profesora asociada de cirugía en la Facultad de Medicina de Harvard, que forma parte de un consejo asesor de Sylvatica Biotech y tiene una solicitud de patente relacionada con el método utilizado en la cirugía de marzo. Hace algunos años, estaba estudiando las ranas de madera canadienses.
Cuando el clima se vuelve frío, el metabolismo de la rana cambia, lo que le permite congelarse. Todos sus procesos celulares se detienen. Su corazón se detiene. Está esencialmente muerto.
La rana es tan frágil que los trabajadores del laboratorio tienen que ser muy gentiles. «Puedes romperle el brazo si no tienes cuidado», dijo McLean Taggart, un técnico del laboratorio.
«Shannon entró al laboratorio y dijo: '¿Es posible trasladar esto a órganos humanos?'», dijo Taggart.
Eso llevó a trabajar para aprender cómo entra la rana en su congelador profundo. Justo antes de hibernar, la rana comienza a producir grandes cantidades de glucosa. La glucosa se acumula dentro de las células, donde reduce el punto de congelación del agua, evitando que se forme hielo.
Pero una rana es un anfibio. ¿Funcionaría algo así en un mamífero de sangre caliente o en sus órganos?
Resulta que sí. Un mamífero, la ardilla ártica, se sobreenfría cuando baja la temperatura utilizando un método similar. Sus células alcanzan una temperatura por debajo del punto de congelación del agua: enfriada, pero no lo suficiente para que se forme hielo. Su metabolismo se ralentiza tanto que no tiene que comer.
Al igual que los investigadores anteriores, el grupo de Mass General comenzó con hígados de rata y trató de imitar el proceso. Decidieron trabajar con órganos recién extraídos pero aún vivos utilizando el mismo proceso que la rana de madera: enfriarlos lo suficiente como para detener los procesos metabólicos, pero no lo suficiente como para arriesgar la formación de grandes cristales de hielo.
Comenzaron infundiendo una glucosa artificial que no se puede metabolizar. El azúcar se acumula en las células, pero debido a que es inutilizable, las células entran en una forma de animación suspendida, sus procesos metabólicos se detienen.
Al mismo tiempo, los investigadores añaden un anticongelante diluido, el propilenglicol, que sustituye al agua que queda en las células. El resultado es que se forma muy poco hielo dentro de las células, que es donde se produce el daño de la congelación de órganos.
Su solución de almacenamiento es una mezcla de propilenglicol diluido y azúcar artificial, además de Snomax, la sustancia utilizada para hacer nieve artificial en las pistas de esquí. Snomax crea pequeños cristales de hielo uniformes, lo que ayuda a garantizar que el hielo que se forma no cause daños.
Para descongelar los órganos, el grupo invierte el proceso, colocando los hígados en una solución tibia que contiene propilenglicol y la glucosa artificial y diluyendo gradualmente los productos químicos hasta que desaparezcan.
Se necesitaron unos cinco años de ensayo y error para que el proceso fuera correcto, dijeron los investigadores.
El siguiente paso fue pasar a especies de mamíferos más grandes. Intentaban congelar y descongelar los riñones de los cerdos.
Su objetivo final era ambicioso: les gustaría hacer bancos de riñones de cerdo congelados que fueran modificados genéticamente para ser utilizados en pacientes humanos.
Otros cirujanos de trasplantes en el hospital del Dr. Uygun están comenzando a experimentar con riñones de cerdo modificados genéticamente. Los han trasplantado a varios pacientes humanos, con resultados mixtos. El viernes, una paciente a la que el riñón había durado más tiempo hasta ahora, 130 días, tuvo que ser extirpado porque su cuerpo lo rechazó.
Nadie sabía si el método utilizado por el Dr. Uygun y sus colegas tendría éxito.
«El protocolo fue optimizado para los hígados», dijo el Dr. Uygun. «No pensamos que funcionaría».
Pero lo hizo.
El equipo probó el método, congelando y descongelando 30 riñones de cerdo, asegurándose de que los órganos permanecieran sanos después del proceso de congelación. Descubrieron que podían mantener los riñones congelados hasta por un mes sin daños evidentes.
Pero, ¿funcionaría un riñón previamente congelado si se trasplantara a un cerdo?
En la prueba de marzo, el riñón había permanecido congelado durante 10 días y debía ser trasplantado de nuevo al cerdo del que se había extraído.
A las 3 a.m., el equipo comenzó a descongelar el riñón, un proceso que duró dos horas.
A las 9 a.m., el Dr. Alban Longchamp y el Dr. Tatsuo Kawai, cirujanos de trasplantes en Mass General, abrieron el abdomen del cerdo y prepararon al animal para la cirugía.
A las 10:30, cosieron el riñón.
El órgano gris blanquecino se volvió rosado rápidamente a medida que la sangre fluía hacia él.
Finalmente, el éxito: antes de coser al cerdo, los investigadores observaron cómo el riñón trasplantado producía orina.
Eso llevó a trabajar para aprender cómo entra la rana en su congelador profundo. Justo antes de hibernar, la rana comienza a producir grandes cantidades de glucosa. La glucosa se acumula dentro de las células, donde reduce el punto de congelación del agua, evitando que se forme hielo.
Pero una rana es un anfibio. ¿Funcionaría algo así en un mamífero de sangre caliente o en sus órganos?
Resulta que sí. Un mamífero, la ardilla ártica, se sobreenfría cuando baja la temperatura utilizando un método similar. Sus células alcanzan una temperatura por debajo del punto de congelación del agua: enfriada, pero no lo suficiente para que se forme hielo. Su metabolismo se ralentiza tanto que no tiene que comer.
Al igual que los investigadores anteriores, el grupo de Mass General comenzó con hígados de rata y trató de imitar el proceso. Decidieron trabajar con órganos recién extraídos pero aún vivos utilizando el mismo proceso que la rana de madera: enfriarlos lo suficiente como para detener los procesos metabólicos, pero no lo suficiente como para arriesgar la formación de grandes cristales de hielo.
Comenzaron infundiendo una glucosa artificial que no se puede metabolizar. El azúcar se acumula en las células, pero debido a que es inutilizable, las células entran en una forma de animación suspendida, sus procesos metabólicos se detienen.
Al mismo tiempo, los investigadores añaden un anticongelante diluido, el propilenglicol, que sustituye al agua que queda en las células. El resultado es que se forma muy poco hielo dentro de las células, que es donde se produce el daño de la congelación de órganos.
Su solución de almacenamiento es una mezcla de propilenglicol diluido y azúcar artificial, además de Snomax, la sustancia utilizada para hacer nieve artificial en las pistas de esquí. Snomax crea pequeños cristales de hielo uniformes, lo que ayuda a garantizar que el hielo que se forma no cause daños.
Para descongelar los órganos, el grupo invierte el proceso, colocando los hígados en una solución tibia que contiene propilenglicol y la glucosa artificial y diluyendo gradualmente los productos químicos hasta que desaparezcan.
Se necesitaron unos cinco años de ensayo y error para que el proceso fuera correcto, dijeron los investigadores.
El siguiente paso fue pasar a especies de mamíferos más grandes. Intentaban congelar y descongelar los riñones de los cerdos.
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«Creo que hay alrededor de un 50 por ciento de probabilidades de que funcione», dijo Korkut Uygun, profesor de cirugía y líder del equipo, antes de la cirugía.Crédito…Jeffrey Andree/General de Misa Brigham
Su objetivo final era ambicioso: les gustaría hacer bancos de riñones de cerdo congelados que fueran modificados genéticamente para ser utilizados en pacientes humanos.
Otros cirujanos de trasplantes en el hospital del Dr. Uygun están comenzando a experimentar con riñones de cerdo modificados genéticamente. Los han trasplantado a varios pacientes humanos, con resultados mixtos. El viernes, una paciente a la que el riñón había durado más tiempo hasta ahora, 130 días, tuvo que ser extirpado porque su cuerpo lo rechazó.
Nadie sabía si el método utilizado por el Dr. Uygun y sus colegas tendría éxito.
«El protocolo fue optimizado para los hígados», dijo el Dr. Uygun. «No pensamos que funcionaría».
Pero lo hizo.
El equipo probó el método, congelando y descongelando 30 riñones de cerdo, asegurándose de que los órganos permanecieran sanos después del proceso de congelación. Descubrieron que podían mantener los riñones congelados hasta por un mes sin daños evidentes.
Pero, ¿funcionaría un riñón previamente congelado si se trasplantara a un cerdo?
En la prueba de marzo, el riñón había permanecido congelado durante 10 días y debía ser trasplantado de nuevo al cerdo del que se había extraído.
A las 3 a.m., el equipo comenzó a descongelar el riñón, un proceso que duró dos horas.
A las 9 a.m., el Dr. Alban Longchamp y el Dr. Tatsuo Kawai, cirujanos de trasplantes en Mass General, abrieron el abdomen del cerdo y prepararon al animal para la cirugía.
A las 10:30, cosieron el riñón.
El órgano gris blanquecino se volvió rosado rápidamente a medida que la sangre fluía hacia él.
Finalmente, el éxito: antes de coser al cerdo, los investigadores observaron cómo el riñón trasplantado producía orina.